07-08 Лекции - Язык SQL

7. Язык SQL. Формирование запросов к базе данных

в стандартах, хотя давно уже широко использовались в коммерческих СУБД. В стандарте определены возможности четкой спецификации триггеров как совокупности события и действия. В качестве действия могут выступать не только последовательность операторов SQL, но и операторы управления хо-

дом выполнения программы. В рамках управления транзакциями произошел возврат к старой модели транзакций, допускающей точки сохранения (savepoints), и возможность указания в операторе отката ROLLBACK точек возврата позволит откатывать транзакцию не в начало, а в промежуточную ранее сохраненную точку. Такое решение повышает гибкость реализации сложных алгоритмов обработки информации.

А зачем вообще нужны эти стандарты? Зачем их изобретают и почему надо изучать их? Текст стандарта SQL2 занимает 600 станиц сухого формального текста, это очень много, и кажется, что это просто происки разработчиков стандартов, а не то, что необходимо рядовым разработчикам. Однако ни один серьезный разработчик, работающий с базами данных, не должен игнорировать стандарт, и для этого существуют весьма веские причины. Разработка любой информационной системы, ориентированной на технологию баз данных (а других информационных систем на настоящий момент и не бывает), является трудоемким процессом, занимающим несколько десятков и даже сотен человеко-месяцев. Следует отдавать себе отчет, что нельзя разработать сколько-нибудь серьезную систему за несколько дней. Кроме того, развитие вычислительной техники, систем телекоммуникаций и программного обеспечения столь стремительно, что проект может устареть еще до момента внедрения. Но развивается не только вычислительная техника, изменяются и реальные объекты, поведение которых моделируется использованием как самой БД, так и процедур обработки информации в ней, то есть конкретных приложений, которые составляют реальное наполнение разрабатываемой информационной системы. Именно поэтому проект информационной системы должен быть рассчитан на расширяемость и переносимость на другие платформы. Большинство поставщиков аппаратуры и программного обеспечения следуют стратегии поддержки стандартов, в противном случае пользователи просто не будут их покупать. Однако каждый поставщик стремится улучшить свой продукт введением дополнительных возможностей, не входящих в стандарт. Выбор разработчиков, следовательно, таков: ориентироваться только на экзотические особенности данного продукта либо стараться в основном придерживаться стандарта. Во втором случае весь интеллектуальный труд, вкладываемый в разработку, становится более защищенным, так как система приобретает свойства переносимости. И в случае появления более перспективной платформы проект, ориентированный в большей степени на стандарты, может быть легче перенесен на нее, чем тот, который в основном ориентировался на особенности конкретной платформы. Кроме того, стандарты — это верный ориентир для разработчиков, так как все поставщики СУБД в своих перспективных разработках обязательно следуют стандарту, и можно быть уверенным, что в

конце концов стандарт будет реализован практически во всех перспективных СУБД. Так произошло со стандартом SQL1, так происходит со стандартом SQL2 и так будет происходить со стандартом SQL3.

Для поставщиков СУБД стандарт — это путеводная звезда, которая гарантирует правильное направление работ. А вот эффективность реализации стандарта — это гарантия успеха.

SQL нельзя в полной мере отнести к традиционным языкам программирования, он не содержит традиционные операторы, управляющие ходом выполнения программы, операторы описания типов и многое другое, он содержит только набор стандартных операторов доступа к данным, хранящимся в базе данных. Операторы SQL встраиваются в базовый язык программирования, которым может быть любой стандартный язык типа C++, Java, Delphi и т. д. Кроме того, операторы SQL могут выполняться непосредственно в интерактивном режиме.

7.2.Структура SQL

Вотличие от реляционной алгебры, где были представлены только опе-

рации запросов к БД, SQL является полным языком, в нем присутствуют не только операции запросов, но и операторы, соответствующие Data Definition Language (DDL) — языку описания данных. Кроме того, язык содержит операторы, предназначенные для управления (администрирования) БД.

SQL содержит разделы, представленные в табл. 7.1:

Таблица 7.1. Операторы определения данных DDL

Таблица 7.2. Операторы манипулирования данными Data Manipulation Lanquaqe (DML)

Вкоммерческих СУБД набор основных операторов расширен. В большинство СУБД включены операторы определения и запуска хранимых процедур и операторы определения триггеров.

7.3.Типы данных

Вязыке SQL/89 поддерживаются следующие типы данных:

CHARACTER(n) или CHAR(n) — символьные строки постоянной длины в n сим-

волов. При задании данного типа под каждое значение всегда отводится n символов, и если реальное значение занимает менее, чем n символов, то СУБД автоматически дополняет недостающие символы пробелами.

NUMERIC[(n,m)] — точные числа, здесь n — общее количество цифр в

числе, m — количество цифр слева от десятичной точки.

DECIMAL[(n,m)] — точные числа, здесь n — общее количество цифр в

числе, m — количество цифр слева от десятичной точки.

DEC[(n,m)] — то же, что и DECIMAL[(n,m)].

INTEGER или INT — целые числа.

SMALLINT — целые числа меньшего диапазона.

Несмотря на то, что в стандарте SQL1 не определяется точно, что подразумевается под типом INT и SMALLINT (это отдано на откуп реализации),

указано только соотношение между этими типами данных, в большинстве реализаций тип данных INTEGER соответствует целым числам, хранимым в четырех байтах, а SMALLINT — соответствует целым числам, хранимым в двух байтах. Выбор одного из этих типов определяется размером числа.

FLOAT[(n)] — числа большой точности, хранимые в форме с плавающей точ-

кой. Здесь n — число байтов, резервируемое под хранение одного числа. Диапазон чисел определяется конкретной реализацией.

REAL — вещественный тип чисел, который соответствует числам с плаваю-

щей точкой, меньшей точности, чем FLOAT.

DOUBLE PRECISION специфицирует тип данных с определенной в реализации

точностью большей, чем определенная в реализации точность для REAL.

Встандарте SQL92 добавлены следующие типы данных:

VARCHAR(n) — строки символов переменной длины.

NCHAR(N) — строки локализованных символов постоянной длины.

NCHAR VARYING(n) — строки локализованных символов переменной длины.

BIT(n) — строка битов постоянной длины.

BIT VARYING(n) — строка битов переменной длины.

DATE — календарная дата.

TIMESTAMP(точность) — дата и время.

INTERVAL — временной интервал.

Большинство коммерческих СУБД поддерживают еще дополнительные типы данных, которые не специфицированы в стандарте. Так, например, практически все СУБД в том или ином виде поддерживают тип данных для представления неструктурированного текста большого объема. Этот тип аналогичен типу MEMO в настольных СУБД. Называются эти типы по-разному, например в ORACLE этот тип называется LONG, в DB2 — LONG VARCHAR, в SYBASE

и MS SQL Server — TEXT.

Однако следует отметить, что специфика реализации отдельных типов данных серьезным образом влияет на результаты запросов к БД. Особенно это касается реализации типов данных DATE и TIMESTAMP. Поэтому при переносе приложений будьте внимательны, на разных платформах они могут работать по-разному, и одной из причин может быть различие в интерпретации типов данных.

При выполнении сравнений в операциях фильтрации могут использоваться константы заданных типов. В стандарте определены следующие константы. Для числовых типов данных определены константы в виде последовательности цифр с необязательным заданием знака числа и десятичной точкой. То есть правильными будут константы:

Константы с плавающей запятой задаются, как и в большинстве языков программирования, путем задания мантиссы и порядка, разделенных символом E, например:

2.9E-4 -134.235E7 0.54267E18

Строковые константы должны быть заключены в одинарные кавычки:

CURRENTDATE — текущая дата;

CURRENTTIME(точность) — текущее время с указанной точностью;

CURRENTTIMESTAMP(точность) — текущие дата и время с указанной точно-

стью;

LOWER(строка) — строка, преобразованная к нижнему регистру;

OCTEDLENGTH(строка) — число байтов в строке символов;

POSITION( первая строка IN вторая строка) — позиция, с которой начи-

нается вхождение первой строки во вторую;

SUBSTRING(строка FROM n FOR длина) — часть строки, начинающаяся с n-

го символа и имеющая указанную длину;

TRANSLATE(строка USING функция) — строка, преобразованная с использо-

ванием указанной функции;

TRIM(BOTH символ FROM строка) — строка, у которой удалены все первые

и последние символы;

TRIM(LEADING символ FROM строка ) — строка, в которой удалены все

первые указанные символы;

TRIM(TRAILING символ FROM строка) — строка, в которой удалены послед-

ние указанные символы;

UPPER(строка) — строка, преобразованная к верхнему регистру.

7.4.Оператор выбора SELECT

Язык запросов (Data Query Language) в SQL состоит из единственного оператора SELECT. Этот единственный оператор поиска реализует все операции реляционной алгебры. Как просто, всего один оператор. Однако писать запросы на языке SQL (грамотные запросы) сначала совсем не просто. Надо учиться, так же как надо учиться решать математические задачки или составлять алгоритмы для решения непростых комбинаторных задач. Один и тот же запрос может быть реализован несколькими способами, и, будучи все правильными, они, тем не менее, могут существенно отличаться по времени исполнения, и это особенно важно для больших баз данных.

Синтаксис оператора SELECT имеет следующий вид:

SELECT[ALL|DISTINCT](<Список полей>|*)

Здесь ключевое слово ALL означает, что в результирующий набор строк включаются все строки, удовлетворяющие условиям запроса. Значит, в результирующий набор могут попасть одинаковые строки. И это нарушение принципов теории отношений (в отличие от реляционной алгебры, где по умолчанию предполагается отсутствие дубликатов в каждом результирующем отношении). Ключевое слово DISTINCT означает, что в результирующий набор включаются только различные строки, то есть дубликаты строк результата не включаются в набор.

Символ *. (звездочка) означает, что в результирующий набор включаются все столбцы из исходных таблиц запроса.

Вразделе FROM задается перечень исходных отношений (таблиц) за-

проса.

Вразделе WHERE задаются условия отбора строк результата или условия соединения кортежей исходных таблиц, подобно операции условного соеди-

нения в реляционной алгебре.

Вразделе GROUP BY задается список полей группировки.

Вразделе HAVING задаются предикаты-условия, накладываемые на каждую группу.

Вчасти ORDER BY задается список полей упорядочения результата, то есть список полей, который определяет порядок сортировки в результирующем отношении. Например, если первым полем списка будет указана Фамилия, а вторым Номер группы, то в результирующем отношении сначала будут собраны в алфавитном порядке студенты, и если найдутся однофамильцы, то они будут расположены в порядке возрастания номеров групп.

Ввыражении условий раздела WHERE могут быть использованы следующие предикаты:

Предикаты сравнения { =, <>, >,<, >=,<= },которые имеют традиционный смысл.

Предикат Between A and B —принимает значения между A и B. Предикат истинен, когда сравниваемое значение попадает в заданный диапазон, включая границы диапазона. Одновременно в стандарте задан и противоположный предикат Not Between A and B,который истинен тогда, когда сравниваемое значение не попадает в заданный интервал, включая его границы.

Предикат вхождения в множество IN (множество) истинен тогда, когда сравниваемое значение входит в множество заданных значений. При этом множество значений может быть задано простым перечислением или встроенным подзапросом. Одновременно существует противоположный предикат NOT IN (множество), который истинен тогда, когда сравниваемое значение не входит в заданное множество.

Предикаты сравнения с образцом LIKE и NOT LIKE. Предикат LIKE требует задания шаблона, с которым сравнивается заданное значение, предикат истинен, если сравниваемое значение соответствует шаблону, и ложен в противном случае. Предикат NOT LIKE имеет противоположный смысл.

По стандарту в шаблон могут быть включены специальные символы:

символ подчеркивания ( _ ) — для обозначения любого одиночного символа;

символ процента ( % ) — для обозначения любой произвольной последовательности символов;

остальные символы, заданные в шаблоне, обозначают самих себя.

Предикат сравнения с неопределенным значением IS NULL. Понятие неопределенного значения было внесено в концепции баз данных позднее. Неопределенное значение интерпретируется в реляционной модели как значение, не-